Định nghĩa của định luật Hooke là gì. Suy ra định luật Hooke cho các dạng biến dạng khác nhau

Định luật Hooke được xây dựng như sau: lực đàn hồi xuất hiện khi một vật bị biến dạng do tác dụng của ngoại lực tỷ lệ với độ giãn dài của nó. Đến lượt nó, sự biến dạng là sự thay đổi khoảng cách giữa các nguyên tử hoặc giữa các phân tử của một chất dưới tác dụng của ngoại lực. Lực đàn hồi là lực có xu hướng đưa các nguyên tử hoặc phân tử này trở lại trạng thái cân bằng.

Công thức 1 - Định luật Hooke.

F - Lực đàn hồi.

k - độ cứng của thân (Hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào vật liệu của thân và hình dạng của nó).

x - Biến dạng của cơ thể (kéo dài hoặc nén của cơ thể).

Định luật này được Robert Hooke tìm ra vào năm 1660. Ông đã tiến hành một thí nghiệm bao gồm thực tế là. Một sợi dây thép mảnh được cố định ở một đầu và một lực khác được tác dụng vào đầu kia. Nói một cách đơn giản, sợi dây được treo trên trần nhà và một tải trọng có khối lượng khác nhau được tác dụng lên nó.

Hình 1 - Sự giãn của một sợi dây dưới tác dụng của trọng lực.

Kết quả của thí nghiệm, Hooke phát hiện ra rằng trong các lối đi nhỏ, sự phụ thuộc của lực kéo căng của cơ thể là tuyến tính đối với lực đàn hồi. Tức là khi tác dụng một đơn vị lực thì cơ thể dài ra một đơn vị chiều dài.

Hình 2 - Đồ thị sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ dãn dài của vật.

Số không trên biểu đồ là chiều dài ban đầu của phần thân. Mọi thứ bên phải là chiều dài cơ thể tăng lên. Lực đàn hồi trong trường hợp này có giá trị âm. Tức là cô ấy nỗ lực để cơ thể trở lại trạng thái ban đầu. Theo đó, nó có hướng ngược với lực làm biến dạng. Mọi thứ bên trái là lực nén cơ thể. Lực đàn hồi có giá trị dương.

Sự kéo căng của dây ghen không chỉ do ngoại lực, mà còn do tiết diện của dây. Một sợi dây mảnh bằng cách nào đó vẫn sẽ căng ra từ một trọng lượng nhỏ. Nhưng nếu bạn lấy một sợi dây có cùng chiều dài, nhưng giả sử đường kính 1 m, thì thật khó tưởng tượng để căng nó ra sẽ mất bao nhiêu trọng lượng.

Để đánh giá cách một lực tác dụng lên vật thể của một mặt cắt nào đó, người ta đưa ra khái niệm ứng suất cơ học thông thường.

Công thức 2 - ứng suất cơ học thông thường.

S-Diện tích mặt cắt ngang.

Sự căng thẳng này cuối cùng tỷ lệ thuận với sự kéo dài tương đối của cơ thể. Độ giãn dài tương đối là tỷ số giữa chiều dài gia tăng của phần thân trên tổng chiều dài của nó. Và hệ số tỉ lệ được gọi là môđun của Young. Mô-đun vì giá trị của độ giãn dài thân được lấy theo mô-đun, mà không tính đến dấu hiệu. Người ta không tính đến việc cơ thể ngắn lại hay dài ra. Điều quan trọng là phải thay đổi độ dài của nó.

Công thức 3 - Môđun của Young.

| e | - Độ giãn tương đối của cơ thể.

s là lực căng bình thường của cơ thể.

Chúng tôi tiếp tục xem xét một số chủ đề từ phần "Cơ học". Cuộc họp hôm nay của chúng ta dành cho lực đàn hồi.

Chính lực này làm cơ sở cho hoạt động của đồng hồ cơ, dây kéo và dây cáp của cần trục, bộ giảm xóc của ô tô và tàu hỏa tiếp xúc với nó. Nó được kiểm tra bởi một quả bóng và một quả bóng tennis, một chiếc vợt và các dụng cụ thể thao khác. Lực này phát sinh như thế nào, và nó tuân theo những quy luật nào?

Lực đàn hồi sinh ra như thế nào?

Một thiên thạch dưới tác dụng của trọng lực rơi xuống đất và ... đóng băng. Tại sao? Lực hấp dẫn của trái đất có biến mất không? Không. Quyền lực không thể biến mất. Tại thời điểm tiếp xúc với mặt đất được cân bằng bởi một lực khác có độ lớn bằng nó và ngược chiều. Và thiên thạch, giống như các thiên thể khác trên bề mặt trái đất, vẫn ở trạng thái yên nghỉ.

Lực cân bằng này là lực đàn hồi.

Các lực đàn hồi như nhau xuất hiện trong vật đối với mọi dạng biến dạng:

kéo dài;
nén;
sự cắt xén;
uốn cong;
sự xoắn.

Lực sinh ra từ sự biến dạng được gọi là lực đàn hồi.

Bản chất của lực đàn hồi

Cơ chế xuất hiện của lực đàn hồi chỉ được giải thích trong thế kỷ 20, khi bản chất của lực tương tác giữa các phân tử được thiết lập. Các nhà vật lý đã gọi chúng là "người khổng lồ với cánh tay ngắn". Ý nghĩa của cách so sánh hóm hỉnh này là gì?

Lực hút và lực đẩy tác dụng giữa các phân tử và nguyên tử của vật chất. Tương tác như vậy là do các hạt nhỏ nhất là một phần của chúng, mang điện tích âm và dương. Những quyền lực này đủ lớn.(do đó có từ khổng lồ), nhưng chỉ xuất hiện với khoảng cách rất ngắn.(tay ngắn). Ở khoảng cách bằng ba lần đường kính của phân tử, các hạt này bị hút, “vui mừng” lao về phía nhau.

Nhưng, sau khi chạm vào, họ bắt đầu chủ động đẩy lùi nhau.

Với biến dạng kéo, khoảng cách giữa các phân tử tăng lên. Lực liên phân tử có xu hướng rút ngắn nó. Khi bị nén, các phân tử lại gần nhau, điều này làm cho các phân tử đẩy lùi.

Và, vì tất cả các dạng biến dạng đều có thể giảm xuống độ nén và lực căng, sự xuất hiện của lực đàn hồi đối với bất kỳ biến dạng nào có thể được giải thích bằng những cân nhắc này.

Luật Hooke

Một người đồng hương và cùng thời đã nghiên cứu các lực co giãn và mối quan hệ của chúng với các đại lượng vật lý khác. Ông được coi là người sáng lập ngành vật lý thực nghiệm.

Nhà khoa học tiếp tục các thí nghiệm của mình trong khoảng 20 năm.Ông đã tiến hành các thí nghiệm về sự biến dạng của lực căng của các lò xo bằng cách treo các tải trọng khác nhau từ chúng. Tải trọng treo làm cho lò xo dãn ra cho đến khi lực đàn hồi sinh ra trong nó cân bằng trọng lượng của tải trọng.

Kết quả của nhiều thí nghiệm, nhà khoa học kết luận: ngoại lực tác dụng làm xuất hiện một lực đàn hồi có độ lớn bằng nó, tác dụng theo hướng ngược lại.

Luật do ông xây dựng (luật Hooke) như sau:

Lực đàn hồi sinh ra từ sự biến dạng của vật tỷ lệ thuận với độ lớn của độ biến dạng và có hướng ngược chiều với chuyển động của các hạt.

Công thức cho định luật Hooke là:

F là môđun, tức là trị số của lực đàn hồi;
x - thay đổi chiều dài cơ thể;
k - hệ số độ cứng, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và vật liệu của thân.

Dấu trừ cho biết lực đàn hồi có hướng ngược chiều với độ dời của hạt.

Mỗi định luật vật lý đều có giới hạn áp dụng. Định luật do Hooke thiết lập chỉ có thể được áp dụng cho các biến dạng đàn hồi, khi sau khi loại bỏ tải trọng, hình dạng và kích thước của vật thể được khôi phục hoàn toàn.

Trong cơ thể dẻo (plasticine, đất sét ướt), sự phục hồi như vậy không xảy ra.

Mọi chất rắn đều có tính đàn hồi ở một mức độ nào đó. Vị trí đầu tiên về độ đàn hồi được chiếm bởi cao su, vị trí thứ hai -. Ngay cả những vật liệu rất đàn hồi dưới một số tải trọng nhất định cũng có thể thể hiện tính chất dẻo. Điều này được sử dụng để sản xuất dây điện, cắt các bộ phận có hình dạng phức tạp với các tem đặc biệt.

Nếu bạn có một chiếc cân nhà bếp cầm tay (steelyard), thì trọng lượng tối đa mà chúng được thiết kế có thể được ghi trên chúng. Giả sử 2 kg. Khi treo một vật nặng hơn, lò xo thép bên trong chúng sẽ không bao giờ phục hồi hình dạng.

Công của lực đàn hồi

Giống như bất kỳ lực nào, lực đàn hồi, có thể thực hiện công việc. Và rất hữu ích. Cô ấy là bảo vệ cơ thể biến dạng khỏi bị phá hủy. Nếu cô ấy không đối phó với điều này, sự tàn phá cơ thể sẽ xảy ra. Ví dụ như đứt cáp cần trục, dây đàn ghi ta, dây đàn hồi trên súng cao su, lò xo trên cân. Công này luôn có dấu trừ, vì bản thân lực đàn hồi cũng âm.

Thay cho lời bạt

Được trang bị một số thông tin về lực đàn hồi và sự biến dạng, chúng ta có thể dễ dàng trả lời một số câu hỏi. Ví dụ, tại sao xương người lớn có cấu trúc hình ống?

Uốn một cái thước bằng kim loại hoặc bằng gỗ. Phần lồi của nó sẽ bị biến dạng kéo và phần lõm sẽ bị nén. Phần giữa của tải không mang. Thiên nhiên đã tận dụng hoàn cảnh này, cung cấp cho con người và động vật những bộ xương hình ống. Trong quá trình vận động, xương, cơ và gân gặp đủ loại biến dạng. Cấu trúc hình ống của xương tạo điều kiện thuận lợi cho trọng lượng của chúng mà không ảnh hưởng đến sức mạnh của chúng.

Thân cây ngũ cốc có cấu tạo giống nhau. Gió uốn cong chúng xuống đất và lực đàn hồi giúp thẳng đứng. Nhân tiện, khung xe đạp cũng được làm bằng ống, không phải thanh: trọng lượng ít hơn nhiều và kim loại được tiết kiệm.

Định luật do Robert Hooke thiết lập là cơ sở cho sự ra đời của lý thuyết co giãn. Các phép tính được thực hiện theo các công thức của lý thuyết này cho phép đảm bảo độ bền của kết cấu nhà cao tầng và các kết cấu khác.

Nếu tin nhắn này hữu ích với bạn, tôi rất vui được gặp bạn

Bộ giáo dục của Cộng hòa tự trị Crimea

Đại học Quốc gia Taurida. Vernadsky

Nghiên cứu quy luật vật lý

QUY LUẬT CỦA HOOK

Hoàn thành bởi: sinh viên năm 1

Khoa Vật lý F-111

Potapov Evgeny

Simferopol-2010

Kế hoạch:

Mối quan hệ giữa những hiện tượng hay đại lượng nào thể hiện quy luật.

Từ ngữ của luật

Biểu thức toán học của định luật.

Định luật được phát hiện như thế nào: trên cơ sở dữ liệu thực nghiệm hay trên lý thuyết.

Sự kiện có kinh nghiệm trên cơ sở luật được xây dựng.

Các thí nghiệm xác nhận tính hợp lệ của luật được xây dựng trên cơ sở lý thuyết.

Ví dụ về việc sử dụng luật và tính đến hiệu lực của luật trong thực tế.

Văn chương.

Mối quan hệ giữa những hiện tượng hoặc đại lượng nào thể hiện quy luật:

Định luật Hooke liên hệ các hiện tượng như ứng suất và biến dạng trong một vật rắn, mô đun đàn hồi và độ giãn dài. Môđun của lực đàn hồi sinh ra từ sự biến dạng của vật thể tỷ lệ với độ giãn dài của nó. Độ giãn dài là một đặc tính về khả năng biến dạng của vật liệu, được ước tính bằng sự gia tăng chiều dài của mẫu vật liệu này khi kéo dài. Lực đàn hồi là lực sinh ra khi một vật bị biến dạng và chống lại sự biến dạng này. Ứng suất là đại lượng nội lực phát sinh trong một vật thể bị biến dạng dưới tác động của các tác động bên ngoài. Biến dạng - sự thay đổi vị trí tương đối của các phần tử của cơ thể, liên quan đến chuyển động của chúng so với nhau. Các khái niệm này được kết nối với nhau bằng cái gọi là hệ số độ cứng. Nó phụ thuộc vào đặc tính đàn hồi của vật liệu và kích thước của cơ thể.

Từ ngữ của luật:

Định luật Hooke là một phương trình của lý thuyết đàn hồi liên hệ giữa ứng suất và biến dạng của một môi trường đàn hồi.

Công thức của định luật là lực đàn hồi tỷ lệ thuận với độ biến dạng.

Biểu thức toán học của định luật:

Đối với một thanh chịu kéo mỏng, định luật Hooke có dạng:

Nơi đây F lực căng thanh, Δ l- độ giãn dài của nó (nén), và k gọi là hệ số co giãn(hoặc độ cứng). Số trừ trong phương trình chỉ ra rằng lực căng dây luôn hướng theo hướng ngược lại với độ biến dạng.

Nếu bạn nhập độ giãn dài tương đối

ứng suất bất thường trong mặt cắt ngang

thì luật Hooke sẽ được viết thành

Ở dạng này, nó có giá trị đối với bất kỳ khối lượng vật chất nhỏ nào.

Trong trường hợp chung, ứng suất và biến dạng là các lực căng bậc hai trong không gian ba chiều (mỗi ứng suất có 9 thành phần). Tensor của các hằng số đàn hồi nối chúng là tensor của bậc 4 C ijkl và chứa 81 hệ số. Do tính đối xứng của tenxơ C ijkl, cũng như ứng suất và căng căng, chỉ có 21 hằng số là độc lập. Định luật Hooke có dạng như sau:

ở đâu ij- tensor ứng suất, -tăng căng. Đối với vật liệu đẳng hướng, tenxơ C ijkl chỉ chứa hai hệ số độc lập.

Định luật được phát hiện như thế nào: trên cơ sở dữ liệu thực nghiệm hoặc về mặt lý thuyết:

Định luật được phát hiện vào năm 1660 bởi nhà khoa học người Anh Robert Hooke (Hooke) trên cơ sở quan sát và thí nghiệm. Phát hiện này, như Hooke đã tuyên bố trong bài luận của mình "De potentia restitutiva", xuất bản năm 1678, được ông thực hiện 18 năm trước thời điểm đó, và vào năm 1676 đã được đặt trong một cuốn sách khác của ông dưới chiêu bài đảo chữ "ceiiinosssttuv", có nghĩa là "Ut tensio sic vis". Theo tác giả, quy luật tỷ lệ trên không chỉ áp dụng cho kim loại, mà còn cho gỗ, đá, sừng, xương, thủy tinh, lụa, tóc, v.v.

Các dữ kiện kinh nghiệm trên cơ sở xây dựng luật:

Lịch sử im lặng về điều này.

Các thí nghiệm xác nhận tính hợp lệ của luật được xây dựng trên cơ sở lý thuyết:

Luật được xây dựng trên cơ sở dữ liệu thực nghiệm. Thật vậy, khi kéo căng một thân (dây) với một hệ số độ cứng nhất định k khoảng cách Δ l, thì tích của chúng sẽ có giá trị tuyệt đối bằng lực kéo căng vật (dây). Tuy nhiên, tỷ lệ này sẽ được đáp ứng, không phải cho tất cả các biến dạng, nhưng đối với những biến dạng nhỏ. Khi biến dạng lớn, định luật Hooke ngừng hoạt động, cơ thể bị hủy hoại.

Ví dụ về việc sử dụng luật và tính đến hiệu lực của luật trong thực tế:

Theo định luật Hooke, độ dài của lò xo có thể được sử dụng để đánh giá lực tác dụng lên nó. Thực tế này được sử dụng để đo lực bằng cách sử dụng một lực kế - một lò xo có thang đo tuyến tính được hiệu chuẩn cho các giá trị khác nhau của lực.

Văn chương.

1. Nguồn Internet: - Trang Wikipedia (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%93%D1%83% D0% BA% D0% B0).

2. sách giáo khoa về vật lý Peryshkin A.V. Lớp 9

3. sách giáo khoa vật lí V.A. Kasyanov Lớp 10

4. bài giảng về cơ học Ryabushkin D.S.

Lực này phát sinh do kết quả của sự biến dạng (thay đổi trạng thái ban đầu của vật chất). Ví dụ, khi chúng ta kéo căng một lò xo, chúng ta tăng khoảng cách giữa các phân tử của vật liệu làm lò xo. Khi chúng ta nén lò xo, chúng ta giảm nó. Khi chúng ta vặn hoặc dịch chuyển. Trong tất cả các ví dụ này, một lực phát sinh ngăn cản sự biến dạng - lực đàn hồi.

Luật Hooke

Lực đàn hồi có hướng ngược chiều với độ biến dạng.

Vì cơ thể được biểu diễn như một điểm vật chất, lực có thể được mô tả từ tâm

Khi mắc nối tiếp, ví dụ như lò xo, độ cứng được tính theo công thức

Khi kết nối song song, độ cứng

Độ cứng của mẫu. Mô đun của Young.

Môđun Young đặc trưng cho tính chất đàn hồi của một chất. Đây là một giá trị không đổi chỉ phụ thuộc vào vật liệu, trạng thái vật chất của nó. Đặc trưng cho khả năng của vật liệu chống lại biến dạng kéo hoặc nén. Giá trị của mô đun Young là dạng bảng.

Trọng lượng cơ thể

Trọng lượng cơ thể là lực mà một vật tác dụng lên giá đỡ. Bạn nói đó là lực hấp dẫn! Sự nhầm lẫn xảy ra như sau: quả thực, trọng lượng của cơ thể thường bằng trọng lực, nhưng những lực này hoàn toàn khác nhau. Lực hấp dẫn là lực sinh ra từ tương tác với Trái đất. Trọng lượng là kết quả của sự tương tác với giá đỡ. Lực hấp dẫn được đặt tại trọng tâm của vật thể, còn trọng lượng là lực tác dụng lên giá đỡ (không phải vật thể)!

Không có công thức xác định trọng lượng. Lực này được ký hiệu bằng chữ cái.

Phản lực hỗ trợ hoặc lực đàn hồi phát sinh khi phản tác dụng của một vật lên hệ thống treo hoặc giá đỡ, do đó trọng lượng cơ thể luôn bằng số với lực đàn hồi, nhưng có hướng ngược lại.

Phản lực của giá đỡ và trọng lượng là những lực có cùng bản chất, theo định luật 3 Newton thì chúng bằng nhau và ngược chiều nhau. Trọng lượng là lực tác dụng lên giá đỡ, không phải tác dụng lên cơ thể. Trọng lực tác dụng lên cơ thể.

Trọng lượng cơ thể có thể không bằng trọng lực. Nó có thể nhiều hơn hoặc ít hơn, hoặc có thể sao cho trọng lượng bằng không. Trạng thái này được gọi là không trọng lượng. Không trọng lượng là trạng thái khi một vật không tương tác với giá đỡ, ví dụ như trạng thái bay: có trọng lực, nhưng trọng lượng bằng không!

Có thể xác định hướng của gia tốc nếu chúng ta xác định được vị trí của lực gây ra.

Lưu ý rằng trọng lượng là một lực, được đo bằng Newton. Làm thế nào để trả lời chính xác câu hỏi: "Bạn nặng bao nhiêu"? Chúng tôi trả lời là 50 kg, đặt tên không phải là trọng lượng, mà là khối lượng của chúng tôi! Trong ví dụ này, trọng lượng của chúng ta bằng trọng lực, xấp xỉ 500N!

Quá tải- tỷ số giữa trọng lượng và trọng lực

Sức mạnh của Archimedes

Lực phát sinh do sự tương tác của một vật với chất lỏng (khí), khi nó được ngâm trong chất lỏng (hoặc khí). Lực này đẩy cơ thể ra khỏi nước (khí). Do đó, nó được hướng thẳng đứng lên trên (đẩy). Được xác định theo công thức:

Trong không khí, chúng tôi bỏ qua lực lượng của Archimedes.

Nếu lực Archimedes bằng lực hấp dẫn, vật thể nổi. Nếu lực Archimedes lớn hơn thì nó nổi lên trên bề mặt chất lỏng, nếu nhỏ hơn thì nó chìm xuống.

lực điện

Có các lực có nguồn gốc điện. Xảy ra khi có điện tích. Các lực này, chẳng hạn như lực Coulomb, lực Ampère, lực Lorentz.

Định luật Newton

Định luật I Newton

Có những hệ quy chiếu như vậy, được gọi là quán tính, trong đó các vật thể giữ nguyên tốc độ của chúng, nếu chúng không bị tác động bởi các vật thể khác hoặc tác dụng của các lực lượng khác được bù đắp.

Định luật II Newton

Gia tốc của một vật tỷ lệ thuận với kết quả của các lực tác dụng lên vật đó và tỷ lệ nghịch với khối lượng của nó:

Định luật thứ ba của Newton

Lực mà hai vật tác dụng lên nhau có độ lớn bằng nhau và ngược hướng.

Hệ quy chiếu địa phương - đây là một hệ quy chiếu, có thể được coi là quán tính, nhưng chỉ trong một vùng lân cận nhỏ vô hạn của bất kỳ một điểm nào của không-thời gian, hoặc chỉ dọc theo bất kỳ một đường thế giới mở nào.

Phép biến hình Galilê. Nguyên lý tương đối trong cơ học cổ điển.

Phép biến hình Galilê. Coi hai hệ quy chiếu chuyển động tương đối với nhau và với tốc độ không đổi v 0. Một trong các hệ quy chiếu này sẽ được ký hiệu bằng chữ K. Chúng ta sẽ giả sử rằng nó là bất động. Khi đó hệ thứ hai K sẽ chuyển động tịnh tiến và biến đổi đều. Chúng ta chọn các trục tọa độ x, y, z của hệ K và x ", y", z "của hệ K" sao cho các trục x và x "trùng nhau, và các trục y và y", z và z " song song với nhau. Hãy tìm mối liên hệ giữa tọa độ x, y, z của một điểm P nào đó trong hệ K và tọa độ x ", y", z "của cùng một điểm trong hệ K". "+ v 0, hơn nữa, rõ ràng là y = y ", z = z". Chúng ta hãy thêm vào các mối quan hệ này giả thiết được chấp nhận trong cơ học cổ điển rằng thời gian trong cả hai hệ đều chảy theo cùng một cách, nghĩa là t = t ". Chúng ta thu được bộ bốn phương trình: x = x" + v 0 t; y = y "; z = z"; t = t ", được gọi là phép biến hình Galilê. Nguyên lý tương đối cơ học. Vị trí mà tất cả các hiện tượng cơ học trong các hệ quy chiếu quán tính khác nhau tiến hành theo cùng một cách, do đó không thể xác định được bằng bất kỳ thí nghiệm cơ học nào cho dù hệ đang ở trạng thái dừng hay chuyển động thẳng đều và tuyến tính được gọi là nguyên lý tương đối của Galileo . Vi phạm định luật cổ điển về cộng vận tốc. Dựa trên nguyên lý tương đối rộng (không có kinh nghiệm vật lý nào có thể phân biệt một hệ quán tính này với một hệ quy chiếu quán tính khác), được xây dựng bởi Albert Einstein, Lawrence đã thay đổi các phép biến đổi của Galileo và thu được: x "= (x-vt) /  (1-v 2 / c 2 ); y "= y; z "= z; t" \ u003d (t-vx / c 2) /  (1-v 2 / c 2). Các phép biến đổi này được gọi là phép biến hình Lawrence.

Các chủ đề của hệ thống mã hoá SỬ DỤNG: lực trong cơ học, lực đàn hồi, định luật Hooke.

Như chúng ta đã biết, phía bên phải của định luật II Newton là kết quả (nghĩa là tổng vectơ) của tất cả các lực tác dụng lên vật thể. Bây giờ chúng ta phải nghiên cứu lực tương tác của các vật thể trong cơ học. Có ba loại: lực đàn hồi, lực hấp dẫn và lực ma sát. Hãy bắt đầu với độ đàn hồi.

Sự biến dạng.

Lực đàn hồi phát sinh trong quá trình biến dạng của vật. Sự biến dạng là sự thay đổi hình dạng và kích thước của cơ thể. Các biến dạng bao gồm căng, nén, xoắn, cắt và uốn.
Các biến dạng có tính đàn hồi và dẻo. Biến dạng đàn hồi biến mất hoàn toàn sau khi chấm dứt tác động của ngoại lực gây ra, để cơ thể khôi phục hoàn toàn hình dạng và kích thước. Biến dạng dẻođược bảo toàn (có lẽ một phần) sau khi loại bỏ tải trọng bên ngoài, và cơ thể không còn trở lại kích thước và hình dạng trước đó.

Các phần tử của cơ thể (phân tử hoặc nguyên tử) tương tác với nhau bằng lực hút và lực đẩy có nguồn gốc điện từ (đây là lực tác dụng giữa hạt nhân và electron của các nguyên tử lân cận). Lực tương tác phụ thuộc vào khoảng cách giữa các hạt. Nếu không có biến dạng thì lực hút được bù bằng lực đẩy. Trong quá trình biến dạng, khoảng cách giữa các hạt thay đổi, và sự cân bằng của các lực tương tác bị xáo trộn.

Ví dụ, khi một thanh bị kéo căng, khoảng cách giữa các hạt của nó tăng lên và các lực hấp dẫn bắt đầu chiếm ưu thế. Ngược lại, khi thanh bị nén, khoảng cách giữa các hạt giảm và lực đẩy bắt đầu chiếm ưu thế. Trong mọi trường hợp, một lực phát sinh có hướng ngược với hướng biến dạng và có xu hướng khôi phục lại cấu hình ban đầu của vật thể.

Lực đàn hồi - đây là lực sinh ra trong quá trình biến dạng đàn hồi của vật và có hướng ngược với chiều chuyển dời của các phần tử của vật trong quá trình biến dạng. Lực đàn hồi:

1. hoạt động giữa các lớp liền kề của một cơ thể bị biến dạng và được áp dụng cho mỗi lớp;
2. tác dụng từ mặt bên của vật bị biến dạng lên vật thể tiếp xúc với nó, gây ra sự biến dạng, và tác dụng tại điểm tiếp xúc của các vật thể này vuông góc với bề mặt của chúng (ví dụ điển hình là phản lực hỗ trợ).

Các lực sinh ra do biến dạng dẻo không thuộc lực đàn hồi. Các lực này không phụ thuộc vào độ lớn của biến dạng mà phụ thuộc vào tốc độ xuất hiện của nó. Việc nghiên cứu các lực đó
vượt xa chương trình học.

Trong vật lý học, lực căng của sợi và dây cáp, cũng như lực căng và nén của lò xo và thanh được xem xét. Trong tất cả các trường hợp này, lực đàn hồi hướng dọc theo trục của các vật này.

Định luật Hooke.

Biến dạng được gọi là nhỏ bé nếu sự thay đổi về kích thước cơ thể nhỏ hơn nhiều so với kích thước ban đầu. Khi biến dạng nhỏ, sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ lớn của độ biến dạng biến thành phương thẳng.

Luật Hooke . Giá trị tuyệt đối của lực đàn hồi tỷ lệ thuận với độ lớn của độ biến dạng. Cụ thể, đối với lò xo bị nén hoặc dãn một lượng thì lực đàn hồi được cho theo công thức:

(1)

lò xo không đổi ở đâu.

Hệ số độ cứng không chỉ phụ thuộc vào vật liệu của lò xo mà còn phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của nó.

Từ công thức (1) ta thấy đồ thị sự phụ thuộc của lực đàn hồi vào độ biến dạng (nhỏ) là một đường thẳng (Hình 1):

Cơm. 1. Định luật Hooke

Hệ số độ cứng là hệ số góc trong phương trình đường thẳng. Do đó, đẳng thức là đúng:

đâu là góc nghiêng của đường thẳng này với trục abscissa. Đẳng thức này thuận tiện để sử dụng khi thực nghiệm tìm đại lượng.

Chúng tôi nhấn mạnh một lần nữa rằng định luật Hooke về sự phụ thuộc tuyến tính của lực đàn hồi vào độ lớn của độ biến dạng chỉ có giá trị đối với những biến dạng nhỏ của vật thể. Khi các biến dạng không còn nhỏ, sự phụ thuộc này không còn là tuyến tính và có dạng phức tạp hơn. Theo đó, đường thẳng trong Hình. 1 chỉ là một phần nhỏ ban đầu của đồ thị đường cong mô tả sự phụ thuộc vào tất cả các giá trị của biến dạng.

Mô đun của Young.

Trong trường hợp cụ thể của các biến dạng nhỏ que có một công thức chi tiết hơn để tinh chỉnh dạng tổng quát (1) của định luật Hooke.

Cụ thể, nếu chiều dài thanh và diện tích mặt cắt ngang kéo căng hoặc nén
bằng giá trị nào thì công thức của lực đàn hồi là:

Nơi đây - Mô-đun của Young vật liệu thanh. Hệ số này không còn phụ thuộc vào kích thước hình học của thanh. Các mô đun của Young của các chất khác nhau được đưa ra trong bảng tham chiếu.